遼吉地區(qū)硼礦資源的開發(fā)現(xiàn)狀與合理利用建議

樊明輝　邢益銘

【摘 要】我國硼的需求量不斷增長，目前硼礦資源處于十分緊缺的局面。遼寧吉林南部地區(qū)是我國硼礦的主要產(chǎn)地，應(yīng)加強(qiáng)該地區(qū)的硼礦資源研究，綜合利用低品位硼礦，為我國硼化學(xué)工業(yè)提供新的資源。提高硼礦的綜合利用能力，做到資源可持續(xù)發(fā)展，緩解當(dāng)前硼需求緊張的局面。

【關(guān)鍵詞】硼礦；遼吉地區(qū)；資源綜合利用；可持續(xù)

一、遼吉地區(qū)硼礦資源特征

遼東-吉林南部地區(qū)是我國最主要的硼礦資源產(chǎn)地，目前該地區(qū)的硼礦產(chǎn)量占國內(nèi)硼礦生產(chǎn)的90%以上，年產(chǎn)硼產(chǎn)品130余萬噸。遼東地區(qū)硼礦床分布在遼寧省東部大石橋市、鳳城市、寬甸縣，向東延至吉林省南部呈W-E，NE向帶狀分布。東西延長300 余km，南北寬100km，簡稱遼吉硼礦帶?，F(xiàn)查明有特大型硼鐵礦床 1 處，大、中、小型硼鎂石（包括硼鎂鐵礦床）礦床16處，硼礦點(diǎn)17處。遼東-吉南地區(qū)已發(fā)現(xiàn)100多個硼礦床（點(diǎn)）。

遼吉地區(qū)分布地層為遼河群地層，其中里爾峪組為含硼巖組，分布自遼東延至吉南呈東西向狹長地帶，主要巖性為淺粒巖、鈉長淺粒巖、磁鐵淺粒巖、電氣變粒巖、黑云變粒巖，夾斜長角閃巖及含硼蛇紋石化鎂質(zhì)大理巖（或蛇紋石化鎂橄欖巖）；下部發(fā)育角閃石條痕狀混合巖。條痕狀混合巖、黑云變粒巖及鎂質(zhì)大理巖、淺粒巖構(gòu)成了具有獨(dú)特性質(zhì)的含硼建造。

遼寧吉林地區(qū)的硼礦與花崗巖關(guān)系密切，被稱為“遼吉花崗巖”，地質(zhì)地球化學(xué)和年代學(xué)研究發(fā)現(xiàn)“遼吉花崗巖”共有兩期，分別是條痕狀鉀長-二長花崗巖和的斜長花崗巖、斑狀花崗巖和角閃輝石正長巖等。這兩期“遼吉花崗巖”均為后期侵入含硼巖系之中，并非含硼巖系基底。本區(qū)硼礦床的形成時代為古元古代，通過系統(tǒng)的巖石地球化學(xué)研究表明遼吉硼礦帶地球動力學(xué)演化經(jīng)歷了（1）鞍山旋回-南北兩個太古宙陸塊分別形成；（2）遼河旋回-遼吉洋的演化封閉；（3）燕遼-海西旋回-板內(nèi)演化；（4）印支-燕山旋回-構(gòu)造-巖漿活化四個階段。

遼吉地區(qū)的硼礦床中的硼礦體，普遍認(rèn)為與電英巖具有密切的聯(lián)系，硼礦體與電英巖同為熱水噴流沉積產(chǎn)物，該類礦床為熱水噴流沉積硼礦床，而且該地區(qū)硼礦床遭受了后期熱液的改造作用。 通過對硼礦石B、C、O、S同位素研究結(jié)果表明硼礦物和電英巖中電氣石的硼來自洋中脊；礦石中的碳與火山活動關(guān)系密切，氧來自深源巖漿，硫則部分來自古海洋，部分來自火山噴氣。另有一些硼礦為接觸交代鎂質(zhì)矽卡巖多金屬礦床。主要有用元素為鐵、硼、鈾、鎂， 其儲量均達(dá)大型規(guī)模。礦石物質(zhì)成分復(fù)雜， 已發(fā)現(xiàn)的礦物有60多種。礦床中主要有用礦物為磁鐵礦、硼鎂石、晶質(zhì)鈾礦、硼鎂鐵礦，其次有磁黃鐵礦、黃鐵礦等； 主要脈石礦物是蛇紋石，少量的石英、白云石、方解石、長石、云母等，如遼寧鳳城的硼鐵礦礦床。

二、遼吉地區(qū)硼礦資源開發(fā)存在問題及原因分析

遼吉硼礦資源集中在遼東地區(qū)，特別是在硼礦產(chǎn)資源集中的大石橋市、鳳城市及寬甸縣，硼礦資源產(chǎn)業(yè)為地區(qū)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。2009年遼寧省礦產(chǎn)資源統(tǒng)計年鑒顯示，易加工硼礦保有儲量尚不夠現(xiàn)有硼礦產(chǎn)業(yè)利用10年，據(jù)統(tǒng)計遼東地區(qū)現(xiàn)有的硼保有儲量約為200萬噸，已不能滿足市場需求，一些礦山因資源枯竭已閉坑，許多硼礦加工企業(yè)因無礦源已停產(chǎn)，目前可供開采的后備基地嚴(yán)重缺乏，新的礦產(chǎn)地寥寥無幾，資源形勢日益嚴(yán)峻。長期以來作為遼寧省的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源的硼礦現(xiàn)在已面臨嚴(yán)重危機(jī)。對遼東硼礦床礦體賦存特征進(jìn)行分析，預(yù)測勘查遠(yuǎn)景區(qū)，查明新的具有工業(yè)價值的硼礦產(chǎn)地，對遼寧省特有優(yōu)勢礦種產(chǎn)業(yè)及地方經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

分析造成各種困難的原因，主要有以下幾點(diǎn)：

遼吉地區(qū)硼礦資源存在“大而不強(qiáng)”的窘境，較易開發(fā)利用的硼鎂石礦儲量很低，而且絕大多數(shù)硼礦資源品位低、礦點(diǎn)分散、礦種復(fù)雜。由于硼鎂礦石資源不足， 我國許多硼化工企業(yè)不得不使用B2O3 品位小于10%的礦石進(jìn)行生產(chǎn)， 造成消耗大幅度上升、成本增加、污染嚴(yán)重等一系列問題。

低品位硼鐵礦利用困難：低品位的硼礦主要指的是“硼鎂石—磁鐵礦型”和“硼鎂鐵礦—磁鐵礦型”兩種礦床類型，鐵礦石結(jié)構(gòu)微細(xì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硼鐵緊密共生，結(jié)構(gòu)致密，難磨難選，常規(guī)分離方法困難。在開發(fā)利用過程中，存在硼鐵分離困難、資料浪費(fèi)嚴(yán)重、綜合利用率低、污染環(huán)境、精細(xì)硼化工產(chǎn)品水平低等困難。

因此現(xiàn)階段開發(fā)和利用復(fù)雜的硼礦資源已成為當(dāng)務(wù)之急。

三、建議

遼吉的貧礦硼資源十分豐富， 針對硼鐵礦，僅遼東地區(qū)硼鐵礦儲量就達(dá)2.8億噸，無論是硼還是鐵的儲量都屬于大型礦山， 它的開發(fā)成功將是我國硼工業(yè)的資源基礎(chǔ)。因此必須提高技術(shù)，擴(kuò)大可用可采硼礦范圍。結(jié)合目前的情況，擬對振興遼吉硼工業(yè)提出如下建議。

（一）加速完善新資源鐵硼礦工業(yè)性試驗的進(jìn)程。目前， 對硼鐵礦的研究主要有以下幾個方面， 即濕法分離、火法分離、作燒結(jié)礦添加劑和制備Fe、 Si、B母合金等。

（二）參照鋼鐵行業(yè)提質(zhì)降雜的經(jīng)驗， 高品位的硼精礦會大大降低硼的浸出成本。建議研究可以同時獲得高品位硼精礦和鐵精礦的選別工藝。

（三）目前的選礦流程獲得的鐵精礦中硫的含量偏高， 即使經(jīng)過燒結(jié)， 對煉鐵也有不利影響。同時，硼精礦中的雜質(zhì)含量過高， 會對硼的浸出產(chǎn)生許多影響， 不但降低硼的回收率， 而且還影響硼制品質(zhì)量。因此在硼精礦和鐵精礦品位提高的同時， 也要考慮降低硼精礦和鐵精礦中雜質(zhì)的含量。

（四）在遼吉地區(qū)的硼礦中很多礦床主要的脈石礦物是蛇紋石。蛇紋石是一種含鎂硅酸鹽礦物， 具有耐熱、抗腐蝕、耐磨、隔熱、隔音等特性， 主要用作化肥配料、冶煉熔劑、耐火材料、建筑材料、濾料等。因此開發(fā)該礦床新的選礦分離工藝必須考慮資源的綜合利用。

（五）對于硼礦資源量很富但開采困難的硼鐵礦，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 共生礦物多， 常規(guī)分離方法困難。若提高技術(shù)，加以應(yīng)用，前景可觀。主要可采用以下方法：對于遼寧鳳城嵌布粒度細(xì)、共生關(guān)系復(fù)雜的含鈾硼鐵礦， 采用磁選-重選-重力分級流程可獲得鐵精礦、鈾精礦、硼精礦和硼鎂鐵精礦， 通過提高磨礦細(xì)度進(jìn)而提高鐵精礦和硼精礦品位， 降低鐵精礦中硼、鈾的含量。

（六）在礦石提煉過程中，高爐冶煉含硼鐵精礦是可能的。在CaO-SiO2-B2O3-MgO-Al2O3 渣系中， 通過B2O3助熔劑的作用抵消了高鎂渣的難熔性，降低了爐渣的粘度和熔化溫度。硼鎂鐵礦作為球團(tuán)或燒結(jié)礦添加材料時，可以提高球團(tuán)礦或燒結(jié)礦的質(zhì)量，降低培燒溫度、提高強(qiáng)度、減少粉化率、節(jié)能環(huán)保。

（七）硼精礦采用碳堿法提硼， 可克服母液中鈾的累積問題， 而實(shí)現(xiàn)硼、鈾分離。采用硝基腐植酸浸出硼精礦既能抑制鈾的浸出， 又能制取硝基腐植酸鎂肥料， 綜合利用礦石中的鎂， 提高了該礦綜合利用的程度。另外，采用氫氣流態(tài)化還原-晶體長大-碳堿法處理硼鎂鐵精礦， 可達(dá)到綜合回收鐵、硼、鈾的目的。

四、結(jié)論

遼吉地區(qū)的硼礦開采存在一定弊端，易開采利用的硼鎂礦已經(jīng)基本殆盡，低品位的硼礦利用率地下。必須加強(qiáng)硼礦資源勘查， 找到更多的硼礦資源。同時盡快開發(fā)遼吉地區(qū)地區(qū)的硼鐵礦等低品位硼礦資源，遼吉地區(qū)硼鐵礦的開發(fā)與否， 對未來我國硼礦的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。另外要全面回收利用礦石中的鐵、硼、鎂、鈾等有價組分創(chuàng)造出顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。發(fā)揮自身資源的優(yōu)勢，充分利用遼吉地區(qū)硼礦資源的特點(diǎn)，做到硼礦資源的可持續(xù)發(fā)展。

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